DE69223870T2 - Method of forming a photomask pattern - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung bzw. Bildung eines Photomaskenmusters, in dem ein Muster bzw. eine Struktur eines integrierten Schaltkreises auf einem Halbleitersubstrat gebildet wird, und insbesondere auf ein Verfahren zur Bildung eines Phasenverschiebungs-Maskenmusters mit hoher Genauigkeit.The invention relates to a method of forming a photomask pattern in which an integrated circuit pattern is formed on a semiconductor substrate, and more particularly to a method of forming a phase shift mask pattern with high accuracy.
Bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie sie durch eine integrierte Halbleiterschaltung repräsentiert wird (sie wird in dieser Beschreibung mit LSI abgekürzt), wird ein photomechanisches Verfahren verwendet, auf das als sogenannte Photolithographietechnik Bezug genommen wird, um auf effiziente Weise ein Muster eines integrierten Schaltkreises auf einen Halbleiterwafer zu bilden.In manufacturing a semiconductor device represented by a semiconductor integrated circuit (abbreviated to LSI in this specification), a photomechanical process referred to as a so-called photolithography technique is used to efficiently form an integrated circuit pattern on a semiconductor wafer.
Diese Photolithographietechnik verwendet eine vorgeformte Photomaske, um ein Muster für den Diffusionsbereich von Fremdatomen, Verdrahtungsmuster oder Kontaktlöcher auf einem Wafer zu bilden, wobei ein der Photomaske entsprechendes Muster optisch auf den Wafer übertragen wird.This photolithography technique uses a preformed photomask to form a pattern for the diffusion region of impurities, wiring patterns or contact holes on a wafer, whereby a pattern corresponding to the photomask is optically transferred to the wafer.
Herkömmlicherweise wurde ein Muster einer lichtundurch lässigen Schicht bzw. eines lichtundurchlässigen Films als Photomaske verwendet, der aus Chrom bestand, das auf einem transparenten Substrat, das aus Quarz hergestellt worden war, aufgebracht worden war. Ein Verfahren zur Herstellung eines Photomaskenmusters für die Herstellung eines Musters eines integrierten Schaltkreises auf einem Halbleitersubstrat ist in der deutschen Patentschrift DE-A-3707130 beschrieben. Mit höherer Integration des LSI und einer feineren Ausbildung des Musters auf dem Wafer wurden Versuche zur Verbesserung der Auflösung eines Übertragungsmusters durch das Variieren der Bau- bzw. Ausführungsform der Photomaske unternommen.Conventionally, a pattern of an opaque layer or film made of chromium deposited on a transparent substrate made of quartz was used as a photomask. A method of producing a photomask pattern for producing an integrated circuit pattern on a semiconductor substrate is described in German Patent DE-A-3707130. With higher integration of the LSI and finer formation of the pattern on the wafer, attempts have been made to improve the resolution of a transfer pattern by varying the design or embodiment of the photomask.
Einer dieser Versuche hat mit einer Phasenverschiebungsmaske zu tun. Die Phasenverschiebungsmaske ist eine Maske, in der zusätzlich zu einem üblichen Muster, das aus einem Bereich eines lichtundurchlässigen Films und einem lichtdurchlässigen Bereich besteht, auf der Maskenoberfläche ein Muster gebildet ist, das aus einem sogenannten Phasenschieber (phase shifter) besteht. Durch Bildung einer Maske mit geeigneter Gestaltung der Phase des Phasenschiebers und des Positionsverhältnisses zwischen dem Muster aus dem lichtundurchlässigen Films und dem lichtdurchlässigen Muster kommt dem Phasenschieber die Aufgabe zu, die Phase des durchgelassenen Lichts zu verändern, wodurch eine Phasenverschiebungsmaske mit einer höheren Grenze der Auflösung als bei üblichen Masken, selbst mit der gleichen Projektionslinse, erhalten werden kann.One of these attempts involves a phase shift mask. The phase shift mask is a mask in which, in addition to a conventional pattern consisting of an opaque film region and a transparent region, a pattern consisting of a so-called phase shifter is formed on the mask surface. By forming a mask with appropriate design of the phase of the phase shifter and the positional relationship between the opaque film pattern and the transparent pattern, the phase shifter has the function of changing the phase of the transmitted light, whereby a phase shift mask with a higher limit of resolution than conventional masks can be obtained even with the same projection lens.
Kürzlich wurden die nachstehenden drei Strukturtypen für die Phasenverschiebungsmaske vorgeschlagen (siehe Nikkei Microdevices, Juli 1990, S. 108-114, und April 1991, S. 75-77).Recently, the following three types of structures have been proposed for the phase-shift mask (see Nikkei Microdevices, July 1990, pp. 108-114, and April 1991, pp. 75-77).
(1) Raumfreguerizmodulationstyp(1) Space frequency modulation type
(2) Intensivierter Randtyp(2) Intensified edge type
(3) Typ mit übertriebener Lichtabschirmwirkung(3) Type with exaggerated light-shielding effect
Unter diesen Verfahren weisen die Verfahren (1) und (3) einige gut bekannte Probleme bei der praktischen Verwendung für das Verfahren zur Herstellung von Halbleitern auf, dergestalt, daß das Anordnen eines Musters eines Phasenschiebers in Abhängigkeit von der Gestalt des zu bildenden Musters schwierig sein kann, und nur der negative Photoresisttyp bei der Übertragung eines Musters verwendet werden kann. Andererseits gestattet das Verfahren (2) aufgrund der Maskenbauweise, in der das Muster des Phasenschiebers nur an einem Grenzbereich zwischen dem lichtdurchlässigen Muster und dem Muster aus dem lichtundurchlässigen Film bereitgestellt wird, die Anordnung eines Phasenschiebers für ein Muster beliebiger Gestalt. Es weist auch bei der praktischen Verwendung eine Anzahl von Vorteilen auf, dergestalt, daß entweder ein Photoresist vom positiven oder negativen Typ verwendet werden kann.Among these methods, the methods (1) and (3) have some well-known problems in practical use for the semiconductor manufacturing process such that the arrangement of a pattern of a phase shifter may be difficult depending on the shape of the pattern to be formed, and only the negative type of photoresist can be used in the transfer of a pattern. On the other hand, the method (2) allows the arrangement of a phase shifter for a pattern of any shape due to the mask construction in which the pattern of the phase shifter is provided only at a boundary portion between the light-transmitting pattern and the pattern of the opaque film. It also has a number of advantages such that either a positive or negative type photoresist can be used.
Eines der Herstellungsverfahren für die Phasenschiebermaske zeichnet sich dadurch aus, daß nach der Bildung des Musters aus dem lichtundurchlässigen Film auf der Oberfläche eines Maskensubstrats mittels des Lithographieverfahrens ein transparenter Film auf der gesamten Fläche des Maskensubstrats gebildet wird und nur der Randbereich des lichtundurchlässigen Films übrigbleibt, um dadurch einen Phasenschieber herzustellen.One of the manufacturing methods for the phase shift mask is characterized in that after the pattern is formed from the opaque film on the surface of a mask substrate by the lithography method, a transparent film is formed on the entire surface of the mask substrate and only the peripheral portion of the opaque film is left, thereby manufacturing a phase shifter.
Ein weiteres Verfahren wird zur Verfügung gestellt, in dem nach dem Aufbringen des Photoresists auf die Oberfläche eines Substrats mit dem darauf gebildeten Muster aus einem lichtundurchlässigen Film eine Photomaske mittels Selbstausrichtung bzw. -justierung nur auf dem lichtundurchlässigen Film gebildet wird, wobei eine Entwicklung der gesamten Fläche mittels des Belichtens mit ultraviolettem Licht von der Rückseite erfolgt, und anschließend ein anisotropes Ätzen auf der Oberfläche des Substrats durchgeführt wird, um die Substratoberfläche bis zu einer beabsichtigten Tiefe zu entfernen. Dann wird nur das zwischen der Photoresistmaske und dem Substrat verbliebene Muster aus dem lichtundurchlässigen Film isotrop geätzt, wobei es seitlich gezielt bis zu einer beabsichtigten Breite geätzt wird, und dann wird die Photoresistmaske entfernt. In diesem Fall ist ein mittels des Ätzens des Substrats gebildeter Stufenbereich der Phasenschieber.Another method is provided in which after applying the photoresist to the surface of a substrate having the pattern of an opaque film formed thereon, a photomask is formed by self-alignment only on the opaque film, development of the entire area is carried out by exposing it to ultraviolet light from the back side, and then anisotropic etching is carried out on the surface of the substrate to remove the substrate surface to an intended depth. Then only the pattern of the opaque film remaining between the photoresist mask and the substrate is isotropically etched, being selectively etched laterally to an intended width, and then the photoresist mask is removed. In this case, a step region formed by etching the substrate is the phase shifter.
Dieses letzte Verfahren weist, obgleich die Anzahl lithographischer Prozesse bei der Erzeugung der Maske um einen Schritt zunimmt, mehr Vorteile als das erste Verfahren auf, insofern, als daß die Resistmaske für die Herstellung des Phasenschiebers mittels Selbstjustierung hergestellt werden kann und keine Hinzunahme eines Filmbildungsverfahrens für den Phasenschieber erforderlich ist.This latter method, although the number of lithographic processes in the formation of the mask increases by one step, has more advantages than the first method in that the resist mask for the formation of the phase shifter can be formed by self-alignment and no addition of a film formation process for the phase shifter is required.
In dem erstgenannten Verfahren, in dem ein transparenter Film über die gesamte Oberfläche des Maskensubstrats mit dem darauf gebildeten Muster aus einem lichtundurchlässigen Film gebildet und ein Phasenschieber mittels des Lithographieverfahrens hergestellt wird, werden das Filmbildungsverfahren und das Lithographieverfahren in bezug auf die Maskenerzeugung zweimal durchgeführt und es ist schwierig eine ausreichende Ausrichtungsgenauigkeit zwischen dem Muster aus dem lichtundurchlassigen Film und dem Phasenverschiebungsmuster auf der Maskenoberfläche sicherzustellen, da eine Elektronenstrahl-Belichtungsapparatur für die Verwendung bei der Maskenbildung normalerweise keine der Ausrichtungseigenschaft entsprechende Funktion aufweist, wie sie in einer optischen Belichtungsapparatur zur Verfügung gestellt wird.In the former method in which a transparent film is formed over the entire surface of the mask substrate having the pattern of an opaque film formed thereon and a phase shifter is manufactured by the lithography method, the film forming process and the lithography process are carried out twice with respect to the mask formation and it is difficult to ensure sufficient alignment accuracy between the pattern of the opaque film and the phase shift pattern on the mask surface because an electron beam exposure apparatus for use in mask formation does not normally have a function corresponding to the alignment property as provided in an optical exposure apparatus.
In letzterem Vorschlag ist es unmöglich, da die bei der anisotropen Ätzung des Maskensubstrats verwendete Resistmaske direkt als Ätzmaske beim Seitenätzen des Musters aus dem lichtundurchlassigen Film verwendet wird, den Einfluß der Verschlechterung des Seitenwand-Schutzfilms oder Resists, das beim anisotropen Ätzen gebildet wird, und die Variation der Größe zu ignorieren, wodurch es zu Problemen, betreffend die. Genauigkeit des Seitenätzens, die Reproduzierbarkeit und das Auftreten vieler Fehler, kommt.In the latter proposal, since the resist mask used in the anisotropic etching of the mask substrate is directly used as an etching mask in the side etching of the pattern of the opaque film, it is impossible to ignore the influence of the deterioration of the side wall protective film or resist formed in the anisotropic etching and the variation in size, thereby causing problems regarding the accuracy of the side etching, the reproducibility and the occurrence of many errors.
Wievorstehend beschrieben, war es mit den bislang vorgeschlagenen Verfahren schwierig die Genauigkeit bei der Bildung des Phasenschiebersmusters zu verbessern und deshalb war es extrem schwierig eine Auflösung der Phasenverschiebungsmaske wie geplant zu realisieren.As described above, it was difficult to improve the accuracy of forming the phase shift pattern with the previously proposed methods and therefore it was extremely difficult to realize a resolution of the phase shift mask as planned.
Es ist eine Aufgabde der Erfindung die Probleme zu lösen, die das wie vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung der Phasenverschiebungsmaske vom Stand der Technik betreffen, und ein Verfahren zur Herstellung sowohl eines Musters aus einem lichtundurchlässigen Film als auch eines Phasenschiebermusters mit höherer Auflösung, weniger Fehlern und größerer Stabilität zur Verfügung zu stellen.It is an object of the invention to solve the problems concerning the prior art method for producing the phase shift mask as described above and to provide a method for producing both an opaque film pattern and a phase shift pattern with higher resolution, fewer errors and greater stability.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Photomaskenmusters schließt die Herstellung einer Siliciumschicht bzw. eines Siliciumfilms auf der Oberfläche eines Substrats für die Photomaske und eines Siliciumnitridfilms darauf, ein anschließendes Mustern des Siliciumfilms und des Siliciumnitridfilms mittels des photolithographischen Verfahrens in einer gewünschten Form, das Oxidieren des Randbereichs des gemusterten Siliciumfilms, um nur an dem Randbereich einen lichtdurchlässigen Bereich zur Verfügung zu stellen, der aus einem Siliciumoxidfilm besteht, und das Entfernen des Siliciumnitridfilms ein.A method of manufacturing a photomask pattern according to the present invention includes forming a silicon film on the surface of a substrate for the photomask and a silicon nitride film thereon, then patterning the silicon film and the silicon nitride film in a desired shape by the photolithographic method, oxidizing the peripheral portion of the patterned silicon film to provide a light-transmitting portion consisting of a silicon oxide film only at the peripheral portion, and removing the silicon nitride film.
Üblicherweise ist der lichtundurchlässige Film für die Photomaske ein Film, der aus Chromoxid, Chromnitrid oder Chromstickstoffoxid hergestellt ist und auf dem metallischen Chromfilm aufgebracht ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß seine ungewöhnliche Filmbauweise allen Erfordernissen, betreffend die Lichtundurchlässigkeit, die Haftung, die Säurebeständigkeit, die Stabilität und die Musterungseigenschaften, gerecht wird, die für den lichtundurchlässigen Film für die Photomaske notwendig sind, wobei der Chrom- und der Chromverbindungsfilm in der Erfindung jedoch nicht als der lichtundurchlässige Film verwendet werden kann, da er durch eine chemische Veränderung nicht in einen transparenten Feststoff umgewandelt werden kann.Usually, the opaque film for the photomask is a film made of chromium oxide, chromium nitride or chromium nitric oxide and deposited on the metallic chromium film. This is because its unusual film construction satisfies all the requirements of opacity, adhesion, acid resistance, stability and patterning properties necessary for the opaque film for the photomask, but the chromium and chromium compound film cannot be used as the opaque film in the invention because it cannot be converted into a transparent solid by chemical change.
Deshalb fanden die Erfinder als Ergebnis sorgfältiger Untersuchungen über das lichtundurchlässige Material für die Verwendung in der Erfindung, daß metallisches Silicium am geeignetsten ist. Der metallische Siliciumfilm weist für Licht im roten bis zum infraroten Bereich Durchlässigkeitseigenschaften auf, wobei er aber für Licht von 450 nm oder weniger, das im Photolithographieverfahren angewandt wird, Lichtundurchlässigkeitseigenschaften zeigt. Außerdem weist er eine ausgezeichnete Haftung an Silciumoxid auf, das als Photomaskensubstrat verwendet wird, wobei seine Wärmebeständigkeit durch die starke Säure, wie wärmekonzentrierte Schwefelsäure oder Salpetersäure, die bei der normalen Säurereinigung verwendet wird, wenig beeinträchtigt wird. Er ist auch chemisch stabil und weist zum Beispiel alle Eigenschaften auf, die für einen lichtundurchlässigen Film einer Photomaske erforderlich sind, da in bezug auf die Musterung das anisotrope Ätzverfahren unter Trockenätzung so gut wie etabliert ist. Ferner ist bekannt, daß sich das metallische Silicium in einer oxidierenden Atmosphäre und bei hoher Temperatur von der Oberfläche ausgehend allmählich in einen homogenen Siliciumoxidfilm umwandelt. Dementsprechend werden, nachdem ein Film zur Verhinderung der Durchdringung mit Sauerstoff, zum Beispiel ein Siliciumnitridfilm, auf die obere Schicht des metallischen Siliciumfilms aufgebracht worden ist, der metallische Siliciumfilm oder der Siliciumnitridfilm gleichzeitig gemustert und dann oxidiert, wobei lediglich die Seitenfläche des metallischen Siliciums freiliegt, wodurch es zu einem Wachstum des Siliciumoxidfilms von der obersten Schicht auf der Seitenfläche des metallischen Siliciums zu der Innenseite des Musters kommt und der metallische Siliciumfilm an dem Randbereich des Musters wie ein Streifen von dem Silicium oxidfilm umgeben wird. Die so erhaltene Musteranordnung ist genau die gleiche wie diejenige der Phasenverschiebungsmaske bei dem intensivierten Randtyp, bei dem der metallische Siliciumfilm zum lichtundurchlässigen Film und der Siliciumoxidfilm zu einem Phasenschieber gemacht wurde.Therefore, as a result of careful investigations on the opaque material for use in the invention, the inventors found that metallic silicon is the most suitable. The metallic silicon film has transmittance properties for light in the red to infrared region, but exhibits opaque properties for light of 450 nm or less used in the photolithography process. In addition, it has excellent adhesion to silicon oxide used as a photomask substrate, and its heat resistance is enhanced by the strong acid such as heat-concentrated sulfuric acid or nitric acid used in ordinary acid cleaning. It is also chemically stable and has, for example, all the properties required for an opaque film of a photomask, since the anisotropic etching process using dry etching is practically established in terms of patterning. It is also known that in an oxidizing atmosphere and at high temperature, metallic silicon gradually transforms from the surface into a homogeneous silicon oxide film. Accordingly, after an oxygen permeation prevention film such as a silicon nitride film is deposited on the upper layer of the metallic silicon film, the metallic silicon film or the silicon nitride film is simultaneously patterned and then oxidized with only the side surface of the metallic silicon exposed, thereby causing the silicon oxide film to grow from the uppermost layer on the side surface of the metallic silicon to the inside of the pattern and the metallic silicon film is surrounded by the silicon oxide film like a stripe at the edge portion of the pattern. The pattern arrangement thus obtained is exactly the same as that of the phase shift mask of the intensified edge type in which the metallic silicon film is made the opaque film and the silicon oxide film is made the phase shifter.
Dader Phasenschieber durch das erfindungsgemäße Verfahren und mittels Selbstjustierung mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Breite selektiv nur in dem Randbereich des Musters aus dem lichtundurchlässigen Film angeordnet werden kann, darf der Schluß gezogen werden, daß dies ein ideales Verfahren zur Herstellung eines Phasenschiebermusters ist.Since the phase shifter can be arranged selectively only in the edge region of the pattern made of the opaque film by the method according to the invention and by means of self-alignment with a substantially uniform width, it can be concluded that this is an ideal method for producing a phase shifter pattern.
Die Figuren 1A bis 1E sind schematische Ansichten, die ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für eine Maske illustrieren.Figures 1A to 1E are schematic views illustrating a mask manufacturing method according to the invention.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.The preferred embodiment of the invention is described below with reference to the drawings.
Die Figuren 1A bis 1E sind schematische Schnittansichten einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Verfahrens zur Herstellung eines Mikromusters.Figures 1A to 1E are schematic sectional views of an embodiment of a method according to the invention for producing a micropattern.
Gemäß einer bevorzuten Ausführungsform der Erfindung wird zunächst ein Substrat 30 für die Photomaske hergestellt. Für das Substrat ist es nur erforderlich, daß es eine lichtdurchlässige Fläche aufweist, um ein Maskenmuster zu bilden, und es kann zum Beispiel aus Glas oder Quarz hergestellt sein.According to a preferred embodiment of the invention, a substrate 30 for the photomask is first prepared. The substrate is only required to have a light-transmitting surface to form a mask pattern, and it may be made of glass or quartz, for example.
Dann wird ein Siliciumfilm 10 gebildet und darauf ein Siliciumnitridfilm 40. Der Siliciumfilm 10 kann aus einkristallinem Silicium, polykristallinem Silicium, mikrokristallinem Silicium oder amorphem Silicium gefertigt sein. Der Siliciumnitridfilm 40 kann SixN1-x (0 < x < 1) sein. Diese Filme werden mittels des CVD-, des Sputter- oder des Dampfauftragsverfahrens hergestellt.Then, a silicon film 10 is formed and a silicon nitride film 40 is formed thereon. The silicon film 10 may be made of single crystal silicon, polycrystalline silicon, microcrystalline silicon or amorphous silicon. The silicon nitride film 40 may be SixN1-x (0 < x < 1). These films are formed by CVD, sputtering or vapor deposition.
Danach werden der Siliciumfilm 10 und der Siliciumnitridfilm 40 entsprechend einem Maskenmuster geätzt, so daß die Muster 12 und 41 zurückbleiben.Thereafter, the silicon film 10 and the silicon nitride film 40 are etched according to a mask pattern, leaving the patterns 12 and 41.
Nach einer thermischen Oxidation wird der Randbereich des Musters 12 aus dem Siliciumfilm, der nicht mit dem Siliciumnitridmuster 41 bedeckt ist, das einen oxidationsbeständigen Film darstellt, zu dem Siliciumoxidfilm 21. Danach werden überflüssige Bereiche des Siliciumoxidfilms 21 in Übereinstimmung mit dem Siliciumnitridmuster 41 entfernt, so daß das Siliciumoxidmuster 20 gebildet wird. Schließlich wird durch Entfernen des Siliciumnitridmusters 41 die Phasenverschiebungsmaske hergestellt.After thermal oxidation, the peripheral portion of the silicon film pattern 12 not covered with the silicon nitride pattern 41, which is an oxidation-resistant film, becomes the silicon oxide film 21. Thereafter, unnecessary portions of the silicon oxide film 21 are removed in accordance with the silicon nitride pattern 41, so that the silicon oxide pattern 20 is formed. Finally, by removing the silicon nitride pattern 41, the phase shift mask is prepared.
Unter Verwendung dieser Maske wird ein Photoresist auf einem Halbleiterwafer mit g-Strahlen, i-Strahlen, einem Excimer- Laser oder Röntgenstrahlen belichtet, um einen integrierten Schaltkreis herzustellen, und es wird ein Schaltkreismuster auf die Maske übertragen.Using this mask, a photoresist on a semiconductor wafer is exposed to g-rays, i-rays, an excimer laser or X-rays to form an integrated circuit and a circuit pattern is transferred to the mask.
Danach wird das Photoresist entwickelt und der Film unter dem Photoresist geätzt, oder es werden Fremdatome diffundiert, wobei der verbliebene Photoresistbereich, der die Form des Schaltkreismusters aufweist, als Maske verwendet wird. Ein gewünschtes Schaltkreismuster wird auf dem Halbleiterwafer gebildet.After that, the photoresist is developed and the film under the photoresist is etched or impurities are diffused using the remaining photoresist area, which has the shape of the circuit pattern, as a mask. A desired circuit pattern is formed on the semiconductor wafer.
Wie in Fig. 1A gezeigt, wurde mittels des CVD-Verfahrens ein 0,5 µm dicker Polysiliciumfilm 10 auf der Oberfläche eines Substrats 30 gebildet, das aus synthetischem Quarz als Substrat für die Photomaske gefertigt worden war. Anschließend wurde mittels des CVD-Verfahrens ein 0,2 µm dicker Siliciumnitridfilm 40 auf die Oberfläche des Polysiliciumfilms 10 aufgebracht.As shown in Fig. 1A, a 0.5 µm thick polysilicon film 10 was formed on the surface of a substrate 30 made of synthetic quartz as a substrate for the photomask by the CVD method. Then, a 0.2 µm thick silicon nitride film 40 was deposited on the surface of the polysilicon film 10 by the CVD method.
Dann wurden der Polysiliciumfilm 10 und der Siliciumnitridfilm 40 gleichzeitig mittels des Photolithographieverfahrens und eines anisotropen Ätzens gemustert. Bei dieser Musterung ist das Muster 12 aus dem Polysiliciumfilm in Form eines Sandwiches zwischen dem Substrat 30 und dem Muster 41 aus dem Siliciumnitridfilm eingeschlossen, wie in Fig. 1E in Form des Querschnitts gezeigt ist.Then, the polysilicon film 10 and the silicon nitride film 40 were simultaneously patterned by the photolithography method and anisotropic etching. In this patterning, the polysilicon film pattern 12 is sandwiched between the substrate 30 and the silicon nitride film pattern 41, as shown in cross-section in Fig. 1E.
Dann wurde das Substrat 30 mit dem darauf gebildeten Muster 12 aus dem Polysiliciumfilm und dem Muster 41 aus dem Siliciumnitridfilm 30 Stunden lang in einer Wasserdampfatmosphäre bei 800 ºC oxidiert und dann wurde ein Siliciumoxidmuster 21 mit einer Breite von 1,0 µm um den Rand des Musters 12 aus dem Polysiliciumfilm gebildet, wie in Fig. 1C gezeigt ist.Then, the substrate 30 having the polysilicon film pattern 12 and the silicon nitride film pattern 41 formed thereon was oxidized in a water vapor atmosphere at 800 °C for 30 hours, and then a silicon oxide pattern 21 having a width of 1.0 µm was formed around the edge of the polysilicon film pattern 12 as shown in Fig. 1C.
Ferner wurde der Siliciumoxidfilm, der bauchig aus dem Muster 41 aus dem Siliciumnitridfilm herausragte, mittels eines anisotropen Ätzens unter Verwendung des reaktiven Ionenätzens entfernt, wöbei das Muster 41 aus dem Siliciumnitridfilm als Maske fungierte. Dies ist in Fig. 1D gezeigt.Furthermore, the silicon oxide film protruding bulgingly from the silicon nitride film pattern 41 was removed by anisotropic etching using the reactive ion etching, with the silicon nitride film pattern 41 acting as a mask. This is shown in Fig. 1D.
Schließlich konnte durch das Entfernen des Musters 41 aus dem Siliciumnitridfilm in siedender Phosphorsäure (85%) ein Mikromuster mit einer Bauform gebildet werden, in der ein Muster 20 aus einem Siliciumoxidfilm, 1,0 mm dick und 0,7 mm breit, um den Rand des Musters 12 aus dem Polysiliciumfilm angeordnet war, wie in Fig. 1E gezeigt ist.Finally, by removing the silicon nitride film pattern 41 in boiling phosphoric acid (85%), a micropattern could be formed having a configuration in which a silicon oxide film pattern 20, 1.0 mm thick and 0.7 mm wide, was arranged around the edge of the polysilicon film pattern 12, as shown in Fig. 1E.
Ein anderes Herstellungsverfahren wird zur Verfügung gestellt, in dem nach der Bildung eines Polysiliciumfilms 10 auf der Oberfläche des zunächst bereitgestellten Substrats 30 und vor dem Aufbringen des Siliciumnitridfilms 40 auf die vorstehend beschriebene Weise ein zusätzliches Verfahren der Implantation von Phosphorionen mit 1 x 10¹&sup6; Ionen/cm² und bei 70 keV in die gesamte Oberfläche des Polysiliciumfilms 10 mittels Ionenimplantation zur Verfügung gestellt wird, und ferner kann, wenn das Muster 21 aus dem Siliciumoxidfilm um den Rand des Musters 12 aus dem Polysiliciumfilm gebildet wird, nach einem 30minütigen Glühen bzw. Tempern in einer Stickstoffatmosphäre bei 950 ºC, anstelle einer 30stündigen Oxidation in einer Wasserdampfatmosphäre bei 800 ºC das Anodisieren in einem Elektrolyten einer wäßrigen, 85%igen Phosphorsäurelösung mit dem Muster aus dem Polysiliciumfilm als Anode durchgeführt werden.Another manufacturing process is provided in which, after forming a polysilicon film 10 on the surface of the initially provided substrate 30 and before depositing the silicon nitride film 40 in the manner described above, an additional process of implanting phosphorus ions of 1 x 10¹⁶ is carried out. ions/cm² and at 70 keV is provided into the entire surface of the polysilicon film 10 by ion implantation, and further, when the silicon oxide film pattern 21 is formed around the periphery of the polysilicon film pattern 12, after annealing in a nitrogen atmosphere at 950 ºC for 30 minutes, instead of oxidizing in a water vapor atmosphere at 800 ºC for 30 hours, anodizing in an electrolyte of an aqueous 85% phosphoric acid solution can be carried out with the polysilicon film pattern as an anode.
Obwohl in diesem Beispiel die Bildung des Siliciumfilms mittels des CVD-Verfahrens durchgeführt wurde, ist es selbstverständlich, daß eine Bildung des Siliciumfilms durch Sputtern oder Vakuumdampfauftrag mit im wesentlichen gleichen Wirkungen durchgeführt werden kann.Although in this example, the formation of the silicon film was carried out by the CVD method, it is a matter of course that formation of the silicon film can be carried out by sputtering or vacuum vapor deposition with substantially the same effects.
Es wird auch deutlich, daß es möglich ist, ein Mikromuster zu erhalten, in dem das lichtdurchlässige Muster 21 aus dem Siliciumoxidfilm um den Rand des Musters 12 aus dem Siliciumfilm angeordnet ist, selbst wenn das Muster 41 aus dem Siliciumnitridfilm in einem in Fig. 1C gezeigten Zustand, in dem der Siliciumoxidfilm 21 gebildet wurde, das heißt in einem Zustand vor dem Ätzen des Musters 21 aus dem Siliciumoxidfilm mit dem Muster 41 aus dem Siliciumnitridfilm als Maske, entfernt wird.It is also clear that it is possible to obtain a micropattern in which the light-transmitting pattern 21 of the silicon oxide film is arranged around the periphery of the pattern 12 of the silicon film, even when the pattern 41 of the silicon nitride film is in a state shown in Fig. 1C in which the silicon oxide film 21 has been formed, that is, in a state before etching the pattern 21 of the silicon oxide film with the pattern 41 of the silicon nitride film as a mask.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Mikromusters kann ein sehr genaues Mikromuster mit weniger Fehlern und größerer Stabilität gebildet werden, nachdem der Siliciumfilm und der Siliciumnitridfilm in dieser Reihenfolge auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht worden sind, sie mit dem Photolithographieverfahren gemustert worden sind, und der Randquerschnitt oxidiert worden ist, wodurch nur in dem Randbereich ein lichtdurchlässiger Bereich verbleibt, der aus einem Siliciumoxidfilm besteht.In the method for producing a micropattern according to the present invention, a highly accurate micropattern with fewer errors and greater stability can be formed after the silicon film and the silicon nitride film are deposited on the surface of the substrate in this order, they are patterned by the photolithography method, and the edge cross section is oxidized, leaving a light-transmitting region consisting of a silicon oxide film only in the edge region.
Es wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem sowohl ein Muster aus einem lichtundurchlässigen Film als auch ein Phasenschiebermuster mit größerer Genauigkeit, weniger Fehlern und größerer Stabilität hergestellt werden kann.A method is provided to produce both an opaque film pattern and a phase shifter pattern with greater accuracy, fewer errors and greater stability.
Erfindungsgemäß wird auf der Oberfläche eines Substrats für eine Photomaske ein Siliciumfilm gebildet und darauf wird ein siliciumnitridfilm gebildet. Dann werden der Siliciumfilm und der Siliciumnitridfilm mittels des Photolithographieverfahrens in gewünschter Form gemustert und der Randbereich des gemusterten Siliciumfilms wird oxidiert, um nur an dem Randbereich einen lichtdurchlässigen Bereich zur Verfügung zu stellen, der aus einem Siliciumoxidfilm besteht, und der Siliciumnitridfilm wird entfernt.According to the present invention, a silicon film is formed on the surface of a substrate for a photomask, and a silicon nitride film is formed thereon. Then, the silicon film and the silicon nitride film are patterned in a desired shape by the photolithography method, and the peripheral portion of the patterned silicon film is oxidized to provide a light-transmitting portion consisting of a silicon oxide film only at the peripheral portion, and the silicon nitride film is removed.
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